利用半球形外壳的光改善光伏

在追求可持续能源解决方案的过程中，寻求更高效的太阳能电池至关重要。有机光伏电池由于其灵活性和成本效益，已成为传统硅基电池的一种有前途的替代品。然而，优化它们的性能仍然是一个重大挑战

Abdullah Gül大学（土耳其）的新研究开创性地重新构想了有机光伏电池的结构，选择半球形外壳形状，以释放光吸收和角覆盖方面前所未有的潜力

据《光子能源杂志》报道，这种创新配置旨在最大限度地提高光吸收和角覆盖率，有望重新定义可再生能源技术的前景。该研究提供了先进的计算分析和比较基准，以突出这一新设计的非凡能力

在这项研究中，Abdullah Gül大学的Dooyoung Hah教授探测了半球壳状活性层内的吸收光谱，通过一种称为三维有限元分析（FEA）的计算技术，详细检查了光如何与细胞结构和材料相互作用

FEA可以通过将结构划分为更小、更易于管理的部分（称为有限元）来帮助解决复杂的工程问题，该部分允许模拟和分析整个结构在各种条件下的行为，如不同的光波长和入射角

报告的有限元分析结果非常显著。当受到横向电（TE）偏振光时，与扁平结构的器件相比，半球形外壳结构的光吸收显著增加了66%。同样，对于横向磁（TM）偏振光，观察到显著的36%的改善

与之前报道的半圆柱形壳体设计相比，半球形壳体结构成为明显的领跑者。TE偏振的光吸收显著增加了13%，TM偏振的光吸收性显著提高了21%

半球形外壳结构除了其卓越的吸收能力外，还提供了扩展的角覆盖范围，TE偏振可达81度，TM偏振可达82度。这种适应性对于需要柔性光捕获的应用尤其有利，例如可穿戴电子设备

Hah说，“随着吸收和全向特性的改善，所提出的半球壳状活性层将被发现有益于有机太阳能电池的各个应用领域，如生物医学设备，以及发电窗和温室、物联网等应用。”

半球形外壳标志着有机太阳能电池设计的重大飞跃。通过利用有限元分析和创新结构工程的力量，所报道的研究有助于为可再生能源带来更光明、更可持续的未来铺平道路